Odkrywcy i badacze zielonego białka fluoryzującego (GFP) zostali w tym roku uhonorowani Nagrodą Nobla w dziedzinie chemii. Laureatami prestiżowego wyróżnienia zostali Amerykanie Osamu Shimomura, Martin Chalfie i Roger Y. Tsien. Monitorowanie takich procesów jak apoptoza, analiza szlaków sygnałowych, badania toksyczności, tworzenia mikrojąder, badania cyklu życiowego, badania z zakresu morfologii, badania RNAi, migracji komórek, ich różnicowania i apoptozy przebiegają z zastosowaniem pomiaru fluorescencji białek. Dzięki zielonemu białku fluoryzującemu można obserwować w komórkach wszystkich żywych organizmów to, co wcześniej było niewidoczne. Dzięki temu, że świeci światłem fluorescencyjnym, jest idealnym znacznikiem do identyfikacji białek w komórkach i łatwo można śledzić jego obecność. Białko GFP pozwala śledzić rozwój embrionów i komórek nerwowych w mózgu oraz obserwować przerzuty komórek nowotworowych. Wykorzystuje się je także do obserwacji procesów tworzenia się komórek podczas regeneracji narządów oraz tworzenia się tkanek z pojedynczych komórek.
Osamu Shimomura jako pierwszy na świecie wyizolował GFP z meduzy Aequorea victoria. W badaniach rozpoczętych w 1960 r. odkrył, że meduza emituje zielone światło fluorescencyjne z małych fotoorganów znajdujących się w jej płaszczu. Do badań musiał zebrać ponad milion meduz Aequorea victoria. Meduza emituje światło dzięki temu, że uwalnia jony wapnia, które łączą się z białkami świecącymi na niebiesko. Kiedy niebieskie światło jest pochłaniane przez białko GFP, wokół pierścienia meduzy roztacza się zielone światło. Centrum emisji świetlnej GFP stanowią ułożone w szczególny sposób aminokwasy. Odkrycie Shimomury już w latach 70. wykorzystywano do obserwacji białek w komórkach i ich współdziałania. Okazało się, że białko świeci w każdym środowisku i jest nietoksyczne. Pierwsze zastosowania obejmowały relacje między jądrem komórkowym a mitochondriami. Shimomura O, Johnson FH, Saiga Y. Microdetermination of calcium by aequorin luminescence. Science. 1963;140(3573):1339-1340.
Drugi noblista, Martin Chalfie wykonał dalszy, bardzo ważny krok. W badaniach zaczał wykorzystywać nie samo białko GFP, lecz gen, który je koduje. Dzięki temu gen kodujący białko GFP można przenieść do dowolnego organizmu i połączyć go z innym genem. Nastąpiło powszechne stosowanie genu kodującego białko GFP jako genu reporterowego w inżynierii genetycznej. Pierwszym zwierzęciem na jakim Chalfie przeprowadził badania był mały, przezroczysty nicień Cenorhabditis elegans. Później pojawiły się świecące ryby, myszy, koty, psy, a nawet świnie. Zhang S, Ma C, Chalfie M. Combinatorial marking of cells and organelles with reconstituted fluorescent proteins. Cell. 2004;119(1):137-44.
Roger Y. Tsien, trzeci laureat tegorocznej Nagrody Nobla wykorzystując mutagenezę uzyskał białka fluoryzujące w innych kolorach: żółtym (YFP), cyjanowym (CFP), niebieskim (BFP) i czerwonym (RFP). Połączenie genu kodującego białko GFP z genami białek o różnym widmie emisji światła pozwoliło obserwować działanie w komórce wielu białek jednocześni, np. udało się oznaczyć różne komórki mózgu myszy wieloma różnymi kolorami (Campbell RE, Tour O, Palmer AE, Steinbach PA, Baird GS, Zacharias DA, Tsien RY. A monomeric red fluorescent protein. Proc Natl Acad Sci U S A. 2002;99(12):7877-82).
W dzisiejszych czasach trudno jest sobie wyobrazić badania z zakresu inżynierii genetycznej i biologii bez białka GFP.
Prof. dr hab. Ryszard Słomski
Prof. dr hab. Ryszard Słomski